1.8.2. Схема обмена информацией между ветвями параллельных алгоритмов

Пусть Р программа состоит из n ветвей. Ясно, что обмен информацией между ветвями P программы может быть реализован с помощью дифференцируемого обмена, при этом обмене производится передача из одной ветви в любую другую ветвь или, что то же самое, из одного ВМ к другому, от передатчика к приёмнику. При такой организации обмена использование вычислительных ресурсов малоэффективно.

Рисунок 1.8.1. Дифференцируемый обмен

Существуют также коллективные (групповые) обмены информацией. К ним относятся:

1) трансляционный,

2) трансляционно-циклический,

3) конвеерно-параллельный,

4) колекторный.

1) При трансляционном обмене (one to all broadcast) осуществляется передача одной и той же информации из одной любой ветви во все ветви параллельного алгоритма.

Рисунок 1.8.2. Трансляционный обмен. Затенённый квадрат является передатчиком информации

2) Трансляционно-циклический (all to all broadcast) реализует передачу информации из каждой ветви во все остальные, следовательно, если трансляционный обмен выполняется за 1 такт, то трансляционно-циклический – за n тактов.

Рисунок 1.8.3. Трансляционно-циклический обмен. Затенённый квадрат является передатчиком информации

1. Конвеерно-параллельный обмен, обеспечивает передачу информации между соседними ветвями, за 2 такта. например, при чётном n в первом такте осуществляется передача данных из ветвей Р₁, Р₃,… , Р_n-1 в ветви Р₂, Р₄, … , Р_n. Во втором такте обеспечивается передача информации из ветвей Р₂, Р₄,… , Р_n в ветви Р₁, Р₃, … , Р_n-1 .

1 2 3 4 n

а) •••

1 2 3 4 n

•••

б)

••• n+1 n+2 n+3 n+4 2n

Рисунок 1.8.4. Конвеерно-параллельный обмен. Затенённые квадраты являются передатчиками информации. Передача а). Нечётные ВМ передают информацию чётным. Передача б). Чётные ВМ передают информацию нечётным и т.д. В ВС может быть организовано несколько конвееров.

4) Коллекторный обмен. Это по сути инвертированный трансляционный обмен. Вычислительный модуль передатчик становится приемником. В одну ветвь собирается информация из m≤ n ветвей. Такой обмен требует m тактов и реализуется как последовательность m дифференцируемых обменов.

Рисунок 1.8.5. Коллекторный обмен. Затенённые квадраты являются передатчиками информации

Имеется статистика частоты использования схем обмена информацией при реализации крупноблочных параллельных алгоритмов, которая представлена в таблице 1.8.1.

Таблица 1.8.1.

Тип обмена	ДО	ТО	ТЦО	КПО	КО
Частота использования	2%	17%	40%	34%	7%